ES2313825B1 - Procedimiento, dispositivo de termoimpresion y pieza termoimpresa. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento, dispositivo de termoimpresión y
pieza termoimpresa.
El procedimiento comprende una fase de
transferencia de pigmento entre una pieza a termoimprimir y un
soporte de pigmento, caracterizado porque comprende las fases de:
a) sujeción de la pieza mediante una herramienta capaz de dotar a
dicha pieza de un movimiento con al menos dos grados de libertad; y
b) dotar a la pieza de un movimiento relativo con respecto al
soporte de pigmento durante la fase de transferencia tal que, en un
momento dado, la velocidad tangencial relativa entre los puntos de
la pieza a termoimprimir en contacto con el soporte de pigmento y
éste sea esencialmente nula y la aceleración normal relativa
diferente en al menos dos de dichos puntos de contacto. También se
da a conocer una pieza termoimpresa con un motivo termoimpreso en
una superficie cónica o conoide con determinados valores de
desarrollo angular e inclinación.
Description
Procedimiento, dispositivo de termoimpresión y
pieza termoimpresa.
La presente invención hace referencia a un
procedimiento de termoimpresión y a un dispositivo para llevar a
cabo dicho procedimiento.
La termoimpresión es una técnica de impresión en
la que se transfiere pigmento desde un soporte de pigmento a una
pieza a termoimprimir con intermedio de contacto y calor. En
algunas ocasiones, la termoimpresión conlleva realizar un relieve a
la pieza a termoimprimir, si bien esto no resulta necesario, y
depende, en general, del tipo de material sobre el que se realiza
la termoimpresión. La presente invención es, por lo tanto, también
aplicable a otras técnicas denominadas también serigrafía,
tampografía, etc...
Actualmente existen tres tipos de máquinas para
termoimprimir:
- Máquinas planas: disponen de 2 grados de
libertad, que son traslaciones correspondientes a la bandeja que
entra y saca la pieza a termoimprimir y el pistón que traslada el
útil de marcaje. En este tipo de maquinaria no existe movimiento
relativo entre la pieza y el soporte en el momento de la
transferencia de pigmento. Este tipo de maquinaria únicamente puede
termoimprimir secciones de superficie esencialmente planas (con
poca forma).
- Rotativas: disponen, además, de la posibilidad
de hacer girar la pieza a termoimprimir. Este movimiento permite
realizar marcajes cilíndricos, tal como por ejemplo un marcaje
lineal que circunda un tubo. Estas máquinas permiten dos grados de
libertad entre pieza y soporte para que éste "ruede" sobre el
soporte.
- CNC (Tipo "Cer Quadrax"): Presenta tres
grados de libertad (dos traslaciones, una de ellas normal al
soporte y un giro) en el movimiento entre pieza y soporte, que
quedan controlados numéricamente, con lo que se pueden realizar
marcajes con un desarrollo longitudinal cilíndrico, ovalado,
elíptico, así como toda aquella trayectoria que se pueda
desarrollar con un único giro.
En definitiva, según la técnica conocida, se
puede imprimir de manera adecuada no sólo superficies esencialmente
planas, sino también cualquier de primer orden. Sin embargo, una
limitación de la maquinaria actualmente existente es que no
resultan adecuadas para realizar termoimpresiones en superficies de
segundo orden, tales como aquellas que son desarrolladas mediante
revolución e inclinación, tal como una superficie cónica o un óvalo
extruido con una cierta inclinación. En efecto, al intentar
termoimprimir dichas superficies con las máquinas actualmente
conocidas se producen corrimientos y arrugas en el soporte de
pigmento que resultan más evidentes cuanto mayor es la superficie a
termoimprimir, debido a que dichas máquinas no pueden adaptarse
simultáneamente a la revolución y a la inclinación.
Para solucionar dicho inconveniente, y poder
termoimprimir adecuadamente superficies de segundo orden
(entendiendo como tales también a aquellas que combinan revolución
e inclinación en su desarrollo), tales como las cónicas, sin
deformar la imagen a termoimprimir, la presente invención consiste
en un procedimiento de termoimpresión que comprende una fase de
transferencia de pigmento entre una pieza a termoimprimir y un
soporte de pigmento mediante aportación de presión y calor,
caracterizado porque
comprende las fases de:
comprende las fases de:
a) sujeción de la pieza a termoimprimir mediante
una herramienta capaz de dotar a dicha pieza de un movimiento con,
al menos, dos grados de libertad; y
b) dotar a la pieza a termoimprimir de un
movimiento relativo con respecto al soporte de pigmento durante la
fase de transferencia tal que, en un momento dado, la velocidad
tangencial relativa entre los puntos de la pieza a termoimprimir en
contacto con el soporte de pigmento y éste sea esencialmente nula y
la aceleración normal relativa diferente en al menos dos de dichos
puntos de contacto.
Gracias a poder dotar a diferentes puntos de la
superficie a termoimprimir de diferentes aceleraciones normales con
respecto al soporte de pigmento, es posible termoimprimir
superficies cónicas o conoides sin que el motivo termoimpreso sufra
deformación. Frente a los métodos y sistemas conocidos, que se
basan en "desarrollar" la superficie a imprimir sobre el
soporte de pigmento, la presente invención se basa en dotar a la
pieza de un determinado movimiento relativo con respecto al soporte
para obtener como resultado que no exista deslizamiento entre los
puntos en contacto entre la pieza y el soporte, haciendo que esta
"ruede" sobre el soporte. Este movimiento, en general,
presentará un sistema de grados de libertad distinto al de la
maquinaria actualmente conocida. Especialmente en el caso de
termoimpresión de superficies cónicas, se dotará a la pieza de, al
menos, dos giros relativos con respecto al soporte. En general,
será recomendable que el movimiento relativo de la pieza con
respecto al soporte tenga el mayor número posible de grados de
libertad, preferentemente cuatro, y más preferentemente seis. De
acuerdo con la presente invención, será especialmente preferente la
utilización de un brazo robótico como elemento de sujeción de la
pieza a termoimprimir.
En una realización preferente habilitada por la
invención, el elemento destinado a provocar la presión entre el
soporte de pigmento y la pieza a termoimprimir, permanecerá inmóvil
durante la fase de transferencia de pigmento, lo que simplifica
notablemente la construcción de los dispositivos destinados a
realizar el procedimiento objeto de la presente invención, incluso
respecto a los dispositivos de tipo conocido.
De acuerdo con otra realización preferente de la
invención, se procederá durante la fase de transferencia de
pigmento entre el soporte de pigmento y la pieza a termoimprimir a
subfases de medición de la presión existente entre la pieza a
termoimprimir y el soporte de pigmento y de ajuste del movimiento
de la pieza a termoimprimir en función de la presión imprimida.
Mediante esta característica preferente, resulta posible solucionar
un problema adicional de las técnicas y dispositivos conocidos,
puesto que las tolerancias dimensionales existentes en las
superficies a termoimprimir provocan defectos de termoimpresión.
Sin embargo, de acuerdo con esta característica preferente, se
procede a mantener una presión constante mediante correcciones del
movimiento, de tal manera que la impresión no queda afectada por
irregularidades en la superficie.
La presente invención permite, de forma
novedosa, fabricar piezas termoimpresas que presentan un motivo
termoimpreso continuo que se desarrolla sobre una superficie
conoide, presentando dicho motivo un desarrollo angular con
respecto a un eje de la superficie conoide igual o superior a 120º,
una inclinación máxima de superficie termoimpresa, con respecto a
dicho eje, igual o superior a 10º y una dimensión máxima en
proyección a dicho eje igual o superior a 3 mm.
La presente invención también comprende un
dispositivo para termoimpresión apto para llevar a cabo el
procedimiento objeto de la presente invención, que consiste en un
dispositivo de termoimpresión del tipo que comprende una
herramienta de sujeción de la pieza a termoimprimir, estando dotada
dicha herramienta de sujeción de capacidad de movimiento, un
dispositivo de gestión de un soporte de pigmento y un tope o
elemento de presión (denominado habitualmente "grabado") para
presionar el soporte de pigmento contra la pieza a termoimprimir,
definiendo dicho elemento de presión el motivo a termoimprimir,
disponiendo la herramienta de sujeción de al menos, dos grados de
libertad, que podrán ser dos giros, caracterizado porque el
dispositivo dispone de medios para dotar a la pieza a termoimprimir
de un movimiento relativo con respecto al elemento que define la
imagen a termoimprimir tal que, en un momento dado, la velocidad
tangencial relativa entre los puntos de la pieza a termoimprimir en
contacto con el soporte de pigmento y éste sea esencialmente nula y
la aceleración normal relativa diferente en al menos dos de dichos
puntos de contacto.
En realizaciones preferentes, la herramienta de
sujeción dispondrá de al menos cuatro grados de libertad, y más
preferentemente de seis grados de libertad. De acuerdo con una
característica especialmente preferente de la invención, la
herramienta de sujeción comprenderá un brazo robótico, que podrá
comprender un sensor de presión para medir la presión existente
entre la pieza a termoimprimir y el soporte de pigmento, pudiendo
disponer, además, de un elemento de control para modificación del
movimiento del que se dota a la pieza a termoimprimir, en función
de la medición de presión realizada mediante el sensor antes
citado.
De una manera ventajosa, al permitir la
utilización de piezas en relieve que permanecen estáticas durante
el proceso de termoimpresión, el dispositivo comprenderá un
elemento de sujeción que permitirá la unión desmontable de
diferentes elementos de definición de la imagen a termoimprimir,
siendo el elemento de fijación de tipo autocentrante. Al permitir
la utilización de un elemento de fijación de tipo autocentrante,
resulta posible reducir los tiempos de preparación de la máquina
para cada lote a termoimprimir, así como aumentar el grado de
reproducibilidad del motivo impreso entre diferentes lotes.
Para una mejor compresión de la invención, se
adjunta a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos
dibujos de unas realizaciones de la presente invención.
La figura 1 es una vista en alzado lateral de
ejemplo de realización de un dispositivo según la presente
invención, estando sujetando una pieza a termoimprimir cónica.
La figura 2 es una vista en alzado frontal del
dispositivo de la figura 1.
La figura 3 corresponde con una vista en
perspectiva de la mesa de fijación y del dispositivo de gestión del
soporte de pigmento del dispositivo objeto de la presente
invención.
La figura 4 corresponde con la vista en
perspectiva de la figura 3, en la que se han dejado a la vista
elementos del gestor de soporte de pigmento.
La figura 5 es una vista de detalle en
perspectiva en la que aparecen en disposición explosionada un
dispositivo de sujeción autocentrante de una placa que dispone de
un relieve que define el motivo a termoimprimir (no mostrado en la
figura).
La figura 6 muestra una vista en alzado frontal
de una pieza termoimpresa según la presente invención.
La figura 7 muestra una vista en planta superior
de la pieza termoimpresa de la figura 6.
En las figuras 1 a 5 se ha mostrado un ejemplo
de realización preferente de la presente invención, que comprende
un útil de sujeción (1) que comprende un brazo robótico (2), una
mesa (3) para fijación de una pieza (4) con relieve (no mostrado en
las figuras) que define la forma del motivo a termoimprimir, y un
dispositivo gestor (5) del soporte de pigmento (6), que en el
ejemplo mostrado consiste en una cinta entintada. El dispositivo
también comprende un dispositivo de control (7) que permite
controlar el dispositivo gestor (5), así como programar y coordinar
el brazo robótico (2) que dispone del elemento de sujeción de la
pieza a termoimprimir.
En la figura 1 se ha representado una pieza a
termoimprimir (20) siendo sujetada por el brazo robótico (2)
mediante su útil de sujeción (1).
De acuerdo con el procedimiento objeto de la
presente invención, comprende una sujeción de la pieza a
termoimprimir mediante una herramienta (2) capaz de dotar a dicha
pieza de un movimiento con al menos dos grados de libertad; y dotar
a la pieza a termoimprimir de un movimiento relativo con respecto
al soporte de pigmento (6) tal que, en un momento dado, la
velocidad tangencial relativa entre los puntos de la pieza a
termoimprimir en contacto con el soporte de pigmento y éste sea
esencialmente nula y la aceleración normal relativa diferente en al
menos dos de dichos puntos de contacto. En el caso mostrado, los
medios que permiten dotar a la pieza del movimiento antes citado
comprenden el útil de sujeción, el brazo robótico (2) y un PLC (7)
de control del brazo. Dado que la aceleración normal es variable
en la zona de contacto, la pieza a termoimprimir podrá variar de
orientación o describir un recorrido bidimensional durante el
proceso de termoimpresión. Por ello, es recomendable que la
herramienta de sujeción (2) sea lo más versátil posible y presente
el mayor número de grados de libertad posibles, de cara a poder
termoimprimir todo tipo de piezas. Como se aprecia fácilmente, la
herramienta de sujeción de la pieza a termoimprimir (2) del ejemplo
mostrado consiste en un brazo robótico (2) con dispositivo de
fijación (1), que puede ser un brazo robótico de tipo comercial.
Ejemplos de brazos robóticos disponibles comercialmente son los
comercializados bajo los nombres IRB140 e IRB2400 de la firma ABB.
Dichos robots disponen de seis grados de libertad en su espacio de
acción. El dispositivo de control (7) puede comprender un
Controlador de Robot Industrial IRC5 de la firma ABB, que dispone
de capacidad de control de múltiples robots. Dicho Controlador
proporcionará al robot los movimientos a realizar, en función de
los parámetros introducidos en el dispositivo de control.
La posibilidad de utilizar elementos conocidos
disponibles en el mercado hace que el dispositivo objeto de la
presente invención resulte económicamente ventajoso. Por otro lado,
los robots de tipo comercial presentan habitualmente la posibilidad
de un control "fino" de la posición mediante un sistema sensor
de la presión, para evitar malfuncionamientos por choques.
Utilizando dicho sistema, puede programarse que el brazo robótico
(2) mantenga una presión uniforme en la zona de contacto con el
soporte de pigmento, de tal manera que dicho control corregirá
tolerancias dimensionales existentes en la pieza a
termoimprimir.
El dispositivo de gestión (5) del soporte (6) de
pigmento puede ser de tipo conocido y consistir en un elemento de
bobinado de una cinta que contiene pigmento, provocando, por
ejemplo, un avance de la cinta tras cada operación de
termoimpresión, permaneciendo el soporte de pigmento inmóvil
durante la fase de transferencia de pigmento. Dicho dispositivo
gestor (5) podrá estar controlado por el dispositivo de control
(7), por ejemplo, desde un controlador de robot industrial. Dado
que podrá utilizarse dispositivos gestores de tipo conocido, no se
realizará una descripción más detallada del mismo.
La realización mostrada presenta la ventaja de
que la termoimpresión se realiza con el elemento (4) que define el
motivo a termoimprimir en posición estática durante la totalidad
del proceso de termoimpresión. Esto permite disponer en la mesa (3)
de un dispositivo (8) de fijación autocentrante de dicho elemento
(4) que presenta un relieve que define el motivo a termoimprimir.
Dichos dispositivos autocentrantes (8) son conocidos en el campo
de la fijación de herramientas y están disponibles comercialmente,
por ejemplo, a través de la firma Erowa. En la elección o diseño
tanto de la mesa (3) como de la herramienta de fijación
autocentrante (8) deberán tenerse en cuenta los requerimientos de
esfuerzos y temperatura de trabajo (unos 300ºC) para periodos de
trabajo prolongados. La utilización de este tipo de fijación
permite repetitividad entre la realización de dos lotes de piezas
termoimpresas entre los cuales ha habido un desmontaje del elemento
(4) que contiene el relieve que define el motivo a termoimprimir,
por ejemplo, para termoimprimir una pieza distinta. Por otro lado,
también proporciona una mejora en los tiempos de preparación con
respecto a los dispositivos de tipo conocido.
En uso, el brazo robótico (2) llevará la pieza
a termoimprimir hasta hacer contacto con el soporte de pigmento
(6), haciendo una ligera presión contra el elemento (4) que define
la forma del motivo a termoimprimir, el cual se encuentra caliente,
esto provoca una transferencia de pigmento desde el soporte de
pigmento (6) hacia la pieza a termoimprimir. El elemento (4) se
denomina "grabado" habitualmente en el sector. Seguidamente, el
brazo robótico pone sucesivamente en contacto una zona adyacente de
la pieza a termoimprimir con la zona adyacente del relieve del
elemento (4), de tal manera que la velocidad tangencial de los
puntos en contacto de la pieza a termoimprimir sea esencialmente
nula, pero la aceleración normal variable, de tal manera que las
zonas superficiales de la pieza a termoimprimir con un radio de
curvatura mayor presenten un avance con respecto al elemento que
define el motivo a termoimprimir mayor que las zonas superficiales
con un radio de curvatura menor. Esto permite, por ejemplo,
imprimir sin deformación un motivo cuadrangular alargado
disponiéndolo de forma horizontal en una superficie cónica, muy
especialmente si el motivo presenta una dimensión notable en la
dirección de la generatriz de la superficie cónica
(inclinación).
Las figuras 6 y 7 muestran una pieza conoide, en
particular cónica, que presenta un motivo termoimpreso continuo
que no es posible realizar mediante las máquinas y procedimientos
pertenecientes al estado anterior de la técnica, debido a sus
características dimensionales. En particular, el motivo
termoimpreso (31) se dispone sobre una superficie que presenta una
inclinación sobre el eje (30) de la superficie cónica igual o
superior a 10º. El motivo se desarrolla sobre una altura (dimensión
máxima en proyección sobre el eje -31-) igual o superior a 3 mm, y
el desarrollo angular con respecto al eje (31) es igual o superior
a 120ºC.
En general, todo lo que no afecte, altere,
cambie o modifique la esencia de lo descrito, quedará comprendido
dentro de la presente invención.
Claims (18)
1. Procedimiento de termoimpresión que
comprende una fase de transferencia de pigmento entre una pieza a
termoimprimir y un soporte de pigmento mediante contacto entre sí,
caracterizado porque comprende las fases de:
a) sujeción de la pieza a termoimprimir mediante
una herramienta capaz de dotar a dicha pieza de un movimiento con,
al menos, dos grados de libertad; y
b) dotar a la pieza a termoimprimir de un
movimiento relativo con respecto al soporte de pigmento durante la
fase de transferencia tal que, en un momento dado, la velocidad
tangencial relativa entre los puntos de la pieza a termoimprimir en
contacto con el soporte de pigmento y éste sea esencialmente nula y
la aceleración normal relativa diferente en al menos dos de dichos
puntos de contacto.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos dos grados de libertad de la
herramienta de sujeción comprenden dos giros.
3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque la herramienta dota a dicha pieza de
un movimiento con, al menos, cuatro grados de libertad.
4. Procedimiento, según la reivindicación 3,
caracterizado porque la herramienta dota a dicha pieza de un
movimiento con seis grados de libertad.
5. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el soporte de
pigmento permanece inmóvil durante la fase de transferencia de
pigmento.
6. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por proceder, durante
la fase de transferencia de pigmento entre el soporte de pigmento y
la pieza a termoimprimir, a medir la presión existente entre ambos
elementos, y modificar el movimiento del que se dota a la pieza a
termoimprimir en función de dicha medición.
7. Procedimiento, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque no existe
deslizamiento entre los puntos en contacto de la pieza a
termoimprimir y el soporte de termoimpresión.
8. Pieza termoimpresa, caracterizada
porque presenta en su superficie un motivo termoimpreso continuo
sobre una superficie cónica o conoide, presentando dicho motivo un
desarrollo angular con respecto a un eje de la superficie conoide
igual o superior a 120º, una inclinación máxima de superficie
termoimpresa, con respecto a dicho eje, igual o superior a 10º y
una dimensión máxima en proyección a dicho eje igual o superior a
3 mm.
9. Dispositivo de termoimpresión, del tipo que
comprende una herramienta de sujeción de la pieza a termoimprimir,
estando dotada dicha herramienta de sujeción de capacidad de
movimiento, un dispositivo de gestión de un soporte de pigmento y
un tope o elemento de presión para presionar el soporte de pigmento
contra la pieza a termoimprimir, definiendo dicho elemento de
presión el motivo a termoimprimir, disponiendo la herramienta de
sujeción de al menos, dos grados de libertad, caracterizado
porque el dispositivo dispone de medios para dotar a la pieza a
termoimprimir de un movimiento relativo con respecto al elemento
que define la imagen a termoimprimir tal que, en un momento dado, la
velocidad tangencial relativa entre los puntos de la pieza a
termoimprimir en contacto con el soporte de pigmento y éste es
esencialmente nula y la aceleración normal relativa diferente en al
menos dos de dichos puntos de contacto.
10. Dispositivo, según la reivindicación 9,
caracterizado porque dichos dos grados de libertad son dos
giros.
11. Dispositivo, según la reivindicación 9 ó
10, caracterizado porque la herramienta de sujeción dispone
de más de al menos cuatro grados de libertad.
12. Dispositivo, según la reivindicación 11,
caracterizado porque la herramienta de sujeción dispone de
seis grados de libertad.
13. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque la herramienta
de sujeción comprende un brazo robótico.
14. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque la herramienta
de sujeción comprende un sensor de presión para medir la presión
existente entre la pieza a termoimprimir y el soporte de
pigmento.
15. Dispositivo, según la reivindicación 14,
caracterizado porque comprende, además, un elemento de
control para modificación del movimiento del que se dota a la pieza
a termoimprimir en función de la medición de presión realizada
mediante el sensor antes citado.
16. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque comprende una
mesa de fijación del elemento que define la imagen a termoimprimir,
dotada de medios de calentamiento de éste y un elemento gestor de
cinta portadora de pigmento para termoimpresión.
17. Dispositivo, según la reivindicación 16,
caracterizado porque el dispositivo comprende un elemento de
sujeción que permite la unión desmontable de diferentes elementos
de definición de la imagen a termoimprimir, siendo el elemento de
fijación de tipo autocentrante.
18. Utilización de un brazo robótico en un
dispositivo de termoimpresión como herramienta de sujeción de la
pieza a termoimprimir durante la fase de transferencia de pigmento
a la pieza.
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